Технологии межзвездных путешествий в научной фантастике

^[source]

Говоря «научная фантастика», в большинстве случаев мы подразумеваем под этим "космическая научная фантастика". В том смысле, что будущее нам уже кажется практически немыслимым без освоения космоса.
И если с освоением нашей Солнечной системы всё выглядит относительно просто и понятно — способы передвижения отличаются только степенью наплевательства авторов к законам импульса, инерции и астродинамики, то с межзвездными перелётами всё гораздо интереснее. Варианты есть самые разные — от классических и никак не оскорбляющих физику вариантов с отправкой кораблей на обычной реактивной тяге, груженых либо мороженными тушками либо оборудованные для длительного проживания на них популяции людей в течении поколений, до совсем уж экзотических вариантов, вроде использования Ада в качестве промежуточной остановки.

В этой статье я постарался составить обзор способов доставки бренных человеческих тел от одной звездной системы к другой, которым пользуются наиболее популярные НФ произведения, плюс один мой личный фаворит.
Звёздные Войны

Гипердрайв

Звездные Войны не были произведением, изобретшим гипердрайв. Однако, они стали классическим и самым известным примером данной технологии, настолько распространенной, что она, фактически, является способом добраться от звезды А до звезды Б, подразумеваемым по умолчанию.

Принцип действия сводится к тому, что космический корабль с помощью определенного генератора или двигателя вываливается в параллельную реальность, имеющую другие законы физики, и позволяющую кораблю либо двигаться там гораздо быстрее скорости света, либо пролетев небольшое расстояние там, покрывать световые года в обычном пространстве.

Гипердрайв и гиперспейс Звездных Войн, впрочем, имеет свой нюанс. Гиперпространство и обычное пространство связаны между собой и воздействуют друг на друга. Материальные объекты отбрасывают в гиперпространство гравитационные «тени», которых следует избегать. Столкновение с тенью приводит к плачевным результатам, в случае корабля и населенного мира это довольно апокалиптическое событие, способное расколоть кору планеты. По этой причине все корабли ЗВ оснащены вшитыми системами безопасности, которые автоматически и принудительно выводят корабль в обычное пространство, если он оказывается слишком близко от гравитационной тени. Некоторые отключают эти системы, с целью полетов в экстремальных условиях, но предсказуемо долго не живут.

Стар Трек

Варп двигатель

Из всех способов путешествий, описных в этой статье, Варп — это, пожалуй, единственная технология FTL, которая на данный момент имеет реальные шансы быть воплощенной в жизнь. Т.е. его можно смело называть наиболее реалистичным способом передвижения выше скорости света из всех известных. Пускай он пока и остается лишь в виде формул на бумаге. Речь идет о двигателе Алькубьерре.



Принцип действия вытекает из способа обойти Специальную Теорию Относительности, постулирующую что ничто в пространстве не может двигаться быстрее скорости света. «тропинка» заключается в том, что данный постулат не распространяется на само пространство, которое может сжиматься и растягиваться от различных воздействий, например гравитационного поля тел. Варп двигатель сжимает пространство перед кораблем, и расширяет его позади корабля, передвигая пузырь обычного пространства вместе с кораблем вперёд.

Во вселенной Стар трека такие двигатели развивают довольно скромные по стандартам научной фантастики скорости — странствия Энтерпрайзов были ограничены одним сектором галактики вблизи Солнечной Системы (~1500 световых лет), занимали годы, и оставили кучу белых пятен и неисследованных областей.

Вавилон-5

Прыжковые врата

Вавилон-5 использует для связи между звёздами сеть прыжковых ворот, ведущих в гиперпространство. В принципе, это вариация стандартной идеи с гипердрайвом, однако присутствует несколько отличий, делающих этот вариант интереснее.

Во-первых, большинство кораблей не способно входить в гиперпространство самостоятельно, за исключением наиболее больших. Поэтому сеть прыжковых ворот крайне высоко ценится в галактике, считается нейтральной зоной и прямые атаки на сами врата считаются нарушением правил ведения войны и вообще крайним проявлением хамства, поскольку они необходимы всем межзвездным цивилизациям.

Во-вторых, само гиперпространство в Вавилоне-5 крайне активно, и самостоятельная навигация в нем считается невозможной. Обычные сигналы не доходят до кораблей, а постоянные изменение в гравитации внутри гиперпространства сносит с курса и сами суда. Для ориентации корабли используют луч из тахионов, пробрасываемый между маяками, установленными возле точек входа-выхода прыжковых ворот в гиперпространстве, а в случае утери сигнала такого луча, корабль можно считать безвозвратно потерянным.
Впрочем, по видимому, такая ситуация касается только «молодых» цивилизаций, т.к. все высшие виды, вроде Ворлонов и Теней, используют гиперпространство без надобности в маяках. В гиперпространстве так же находится какая-то своя жизнь, которая впрочем чаще всего остается довольно безразличной к летающим мимо кораблям.

В третих, Вавилон-5 один из крайне немногих вселенных, вообще как-то затрагивающие экономический аспект сети межзвездных путей. За проход через прыжковые врата взимается плата с проходящие через них корабли, а так же с правительств, которым эти корабли принадлежат, за саму возможность пользоваться вратами на территории взимающей стороны. Лично я подобных деталей в других произведениях вспомнить не могу вообще, если и есть какая-то экономика, то заканчивающаяся на «купили мы для нашего звездолета гипердрайв».

Что интересно, ни одна из ныне существующих цивилизаций сами технологию врат не изобретали, а всего лишь находили или покупали у кого-то ещё, что роднит их со следующим сеттингом в списке.

Масс Эффект

Элемент ноль

Все космические корабли вселенной Масс Эффекта так или иначе используют Элемент Ноль, который генерирует обозначенный Эффект Массы, либо понижая массу объектов вокруг него, либо повышая её. Таким образом, удается повертеть Теорией Относительности и превысить скорость света.

Обычные путешествия между планетами и близко расположенными звёздами производятся с помощью FTL двигателей, способных лишь уменьшить массу корабля. Для межзвездных перелётов на дальние расстояния используются Масс Реле — громадные станции, построенные вокруг плотных ядер состоящих из элемента ноль. Реле обычно завязаны на один или несколько других реле, и способны создавать коридор, в котором масса фактически исчезает, практически мгновенно перенося корабль на тысячи световых лет.

Многие из этих реле изначально по какой-то причине находились в выключенном состоянии, и галактическое содружество вначале активно исследовало, куда могут вести такие реле. Это в конце концов привело к тому что они натолкнулись на агрессивный вид арахнидов, который развязал с ними безжалостную войну. Впоследствии, выключенные реле включать запретили, из-за страха откопать в безднах вселенной чего похуже. Из-за этого люди, найдя возле Плутона одно из таких реле, впоследствии изначально заработали себе неодобрительную оценку в Галактике, поскольку начали исследовать сеть Реле и включать их направо и налево, что вылилось в войну с одним из видов, турианцами, которые попыталась остановить это безобразие.

Звёздные Врата

Звёздные Врата

В сеттинге Звездных Врат межзвездные путешествия несколько нетипичны. Для того чтобы оказаться на другой планете, космический корабль… не нужен. Перемещения между звёздами осуществляется с помощью Звёздных Врат, колец нескольких метров в диаметре, сделанных из экзотического материала, построенных древней вымершей цивилизацией, а сами космические корабли используются не так часто.

Звездные врата при активации создают стабильную одностороннюю червоточину между вызывающим кольцом и вызываемым кольцом, позволяя мгновенно перемещать любые объекты, подходящие по размерам чтобы пролезть в червоточину.

Односторонность врат проистекает из их способа действия: материя не переживает перехода по червоточине, поэтому отправляющие врата занимаются разбором проходящих через них объектов на субатомные частицы, а принимающие врата реконструируют полученный материал обратно в материю.
Спойлер к SG-1В дополнение к этому, врата могут хранить в себе информацию о последнем переданном объекте в течении некоего времени, и в одной из серий сериала это использовали чтобы возвратить к жизни умершего во время перемещения члена команды… Что, в свою очередь, приводит меня к выводу что каждое перемещение с помощью Звездных Врат это по сути уничтожение оригинала, и создание идентичной его копии на выходе. В общем, я бы не рекомендовал такой способ перемещения между планетами.


Каждые Врата имеют свой собственный семизначный номер, шесть символов определяют координаты принимающих Врат, и седьмой символ определяет передающие Врата. Восьмой символ используется чтобы связываться с Вратами находящимися вне обычной сети действия, обычно — в другой галактике.

Помимо Звездных Врат используются так же и обычные классические корабли, в силу различных причин, например, при массированных атаках, или если на целевой планете просто нет Звездных врат. В этом случае корабли используют вполне классический способ в виде гиперпространства, только порой с просто-таки неприлично высокой эффективностью (В одном из случаев космический крейсер цивилизации Асгард смог преодолеть расстояние между двумя галактиками за несколько минут). Впрочем, не смотря на это, транспортировка с помощью Врат остается предпочтительным вариантом.

Вархаммер 40к

Варп

^[source]

Да, согласен, Вархаммер 40к не то чтобы фантастика, и абсолютно точно не научная, однако космические корабли там есть, и они используют необычный вариант FTL перемещений, так что он вполне может быть включен в список.

В начале статьи я упомянул о способах, использующих в качестве промежуточной точки ад. Собственно, так дело в Вархаммере и обстоит (Я мог бы вместо вархаммера использовать куда более реалистичный фильм Event Horizon, но «полет через ад» уже плотно закрепился за вархаммером, да и в «Горизонте Событий» собственно путешествия по факту не было, титульный корабль был экспериментальным) — в качестве медиума для гиперперелета выступает Варп, который вполне себе похож на ад. Помимо сложных «течений», напоминающих бурную реку, живущие там твари чрезвычайно враждебны к обычному миру, и при любой подвернувшейся под щупальце возможности стремятся проникнуть в нашу вселенную, или хотя бы овладеть разумом неосторожного человека. Во время путешествия через варп корабли защищают себя и свой экипаж полями Геллера, препятствующими проникновению населяющих варп существ, называемых демонами и богами, на борт или в мозги пассажиров. Сам варп может как воздействовать на обычную вселенную, так и сам подвергаться воздействию вселенной на него — многие из наиболее могущественных обитателей другой реальности возникли и черпают свои силы из проекции коллективного бессознательного целых видов, населяющих галактику, другие черпают энергию из проекций общих страхов — например, болезни и разложения.

Варп ответственен так же и за наличие у многих видов пси-способностей, которые используются в частности и для навигации в варпе во время перелётов. Для этой цели в качестве ориентира на Земле установили Астрономикон — маяк, передающий в варпе устойчивый и сильный сигнал, способный быть замеченным на расстоянии до 80 тысяч световых лет от Земли. Специфика работы устройства такова, что для поддержания функциональности устройства тысячи людей с пси-способностями должны буквально зарабатывать себя до смерти, подпитывая Астрономикон своей пси-энергией.

Помимо наличия враждебных туземцев, варп может порождать шторма, иногда прорывающиеся в реальность. Эти явления крайне непредсказуемы не только во времени и месте образования, но так же и в последствиях — одни корабли просто уничтожаются, в то время как другие могут быть закинуты в будущее. Один из мощнейших варп-штормов послужил причиной первоначального коллапса человеческой межзвездной цивилизации, отрезав на многие века многочисленные колонии от метрополии.

Дюна

Гильдия Навигаторов

Отношения вселенной Дюны с космическими путешествиями сложные. В результате Батлерианского джихада, вся компьютерная техника была уничтожена и запрещена. Поэтому, полёты в космосе стали полностью зависеть от Гильдии Навигаторов и их огромных грузовых кораблей — хайлайнеров.
Для работы хайлайнеру требуется навигатор гильдии и генератор Хольцмана. Последний использует эффект Хольцмана, который «сворачивает» пространство, приближая две удаленные точки друг к другу и позволяя совершать межзвёздные путешествия. Навигаторы используют наркотик спайс, добываемый на Дюне, чтобы расширять свое сознание и приобретать возможность предвидеть будущее. Это позволяет им безопасно вести корабль через свернутое пространство, избегая столкновений с различными космическими телами.
Постоянная передозировка спайсом вместе с тем подвергает их тела сильнейшим мутациям, так что в конечном счете Навигатор становится не способен жить где-то кроме атомсферы, пересыщенной парами спайса, которая была бы смертельна для любого другого существа. Деформации так же подвергается и их психология, что по сути позволяет классифицировать Навигаторов скорее даже как отдельный вид.

Навигаторы, хотя и являются вроде как независимой аполитичной компанией, тем не менее чуть ли не самая важная деталь космической цивилизации вселенной Дюны, поскольку они одни позволяют существовать межпланетным и межзвездным сообщениям, без которых общество бы развалилось на отдельные изолированные планеты. Поэтому даже Падишах-Император общается с представителями Гильдии крайне осмотрительно.

Автостопом по Галактике

Двигатель бесконечной невероятности

Ум, как бы начать… «Автостопом по Галактике» — одна из самых глючных вещей, что я когда-либо читал. Эта книжка бьет тебя своей эксцентричностью и гротескностью прямо в мозг, словно золотым кирпичом завернутым в дольку лимона — что, наверное, и объясняет её популярность… Двигатель бесконечной невероятности работает, помещая космический корабль одновременно во все возможные места во вселенной во всех возможных вариантах, после чего возвращает всё как было, но уже на новом месте… Как-то так. В любом случае, не думаю что кто-то сможет описать как работает двигатель бесконечной невероятности лучше, чем сам Дуглас Адамс.
Скрытый текстБесконечно Невероятностный Полет — новый великолепный способ
преодоления громадных межзвездных расстояний всего за одну никакую секунды
без утомительного тыканья вслепую в гиперпространстве.
Он был открыт по счастливой случайности, а после доработки
исследовательской группой Галактического Правительства на Дамогране стал
общепринятой формой передвижения.
Вот, вкратце, история его открытия.
Принцип производства конечной невероятности в небольших количествах
просто путем подключения логических цепей суб-мезонного Мозга-Шмелютки 57 к
атомному векторному графопостроителю в среде, обеспечивающей сильное
броуновское движение (например, в большой чашке горячего крепкого чаю), был,
конечно, достаточно известен, и такие генераторы часто использовались, чтобы
поднять настроение на вечеринках — когда такой генератор включался, все
молекулы нижнего белья хозяйки вдруг одновременно смещались по полметра
влево, в соответствии с Теорией Неопределенности.
Многие уважаемые физики заявляли, что они терпеть не могут подобного
шарлатанства — отчасти, потому, что это подрывало научные устои, но в
основном потому, что их на такие вечеринки не приглашали.
Раздражало их не только это, но и постоянные неудачи при попытках
создать устройство, способное генерировать поле Бесконечной Невероятности,
необходимое для прыжка космического космического корабля через
умопомрачающие межзвездные расстояния. В конце концов они ворчливо объявили
о точно установленной невозможности создания подобного устройства.
Потом один студент, который однажды пытался убирать в лаборатории после
особенно неудачного опыта, стал рассуждать следующим образом:
Если, думал он, невозможность создания такого устройства точно
установлена, то оно (создание) должно иметь конечную невероятность. Так что
все, что нужно, чтобы его создать — это точно вычислить, насколько это
невероятно, заложить этот показатель в генератор Конечной Невероятности,
заварить чай покрепче… и включить генератор.
Так он и сделал, и был немало поражен тем, что ему удалось создать тот
самый генератор Бесконечной Невероятности, который так долго не удавалось
создать, из самых что ни на есть подручных средств.
Еще более он был поражен, когда сразу после того, как он был награжден
Премией Галактического Института за Самый Выдающийся Интеллект, его
линчевала разъяренная толпа уважаемых физиков, которые в конце концов
осознали, что единственное, чего они действительно не могли терпеть — это
сообразительный человек.

… Форд уткнулся в проспект, а затем показал его Артуру. — Видишь?
«Сенсационный прорыв в физике невероятности: как только полет корабля
достигает бесконечной невероятности, он проходит через любую точку Вселенной
одновременно. Другие галактические сверх-державы позавидуют вам!» Ух ты,
здорово!


Аватар

Криозаморозка и двигатель на антиматерии.

Venture Star, межзвездный корабль из фильма «Аватар» Джеймса Камерона, пожалуй, наиболее невзрачен по своим техническим характеристикам, по сравнению с остальными кораблями из этой статьи. Ему требуется несколько лет на то, чтобы достичь сравнительно недалекой звездной системы, и он набирает всего 0.7 скорости света. Но тем не менее, он не использует никаких фантастических допущений, если не считать таковым антиматерию.
В качестве принципа движения корабль использует производное от аннигиляции материи с антиматерией (используются атомы водорода) излучение, формирующееся в плазму с добавлением некоторого количества обычных атомов водорода. Это формирует ярчайший выхлоп длиной более тридцати километров. Эти двигатели корабль использует, когда отчаливает и тормозит возле Пандоры. Ближе к Земле корабль тормозится или разгоняется ещё и дополнительным фотонным парусом, на который направляется луч мощного лазера с орбиты Земли.

Люди в этом процессе почти не участвуют — в течении всех долгих лет полёта экипаж составляет только четверо человек, а все остальные пассажиры, включая «запасных» членов экипажа, находятся в замороженном состоянии анабиозного крио-сна, и пробужадют их лишь по прибытии в точку назначения. Это один из двух вариантов реального путешествия от одной солнечной системы к другой.

Что интересно, если верить дополнительным материалам, то в случае поломки системы анабиоза, команде предписывается убить всех пассажиров, осуществив эвтаназию.

Рыцари Сидонии

Корабль поколений

Сидония представляет собой другой вариант реалистичного способа добраться до другой солнечной системы — в виде корабля, являющегося закрытой экосистемой, способной существовать независимо от внешних поставок и в течении многих веков, в течении которых он неспешно пересекает межзвездную пустоту. До пункта назначения добираются лишь далекие потомки тех, кто изначально строил и запускал корабль. Сидония построена сквозь астероид, что дает ей как источник ископаемых элементов, так и дополнительную защиту, помимо толстого слоя льда на внешней оболочке, местами доходящего до пятисот метров в толщине. Внутренняя планировка корабля «правильная», по отношению к космическим законам — пол находится в направлении двигателей, и внутреннее жилое пространство Сидонии построено в виде большого цилиндра с центральным столбом и различными террасами на его стенках, на которых и построена большая часть зданий. Большую часть времени Сидония летит по инерции, для экономии топлива, и здесь закрывается ошибка создателей — гравитация в жилой зоне все равно присутствует, не смотря на то что корабль не находится под ускорением. тем не менее, маневры по изменению траектории расцениваются как стихийные бедствия различной степени тяжести, т.к. провоцируют смену гравитационного вектора и разрушение части зданий из-за возникающих перегрузок. В такой конфигурации было бы логичнее использовать вариант корабля в виде цилиндра О'Нилла- вращающегося циллиндра, имитирующего гравитацию путем центробежной силы, чтобы его стенки таким образом становились полом. Так устроена Рама из романов Артура Кларка, тоже являющаяся каким-то подобием корабля поколений…

Герб Вселенной

Плоское Пространство

Особняком хотелось бы отметить аниме-сериал и серию новелл за авторством Хироюки Мориока.
Это, опять-таки, вариация на тему гиперпространства… Но наиболее интересная вещь, что этот вариант предоставляет правдоподобное обоснование такому штампу космооперы как "плоский космос".
Основное отличие гиперпространства Герба Вселенной — он двухмерный. Корабли способны входить в него исключительно через определенные статичные точки входа, называемые «сорд». Корабли передвигаются по плоскому пространству, генерируя вокруг себя сферическое поле, которое предотвращает схлопывание третьего измерения. Когда два корабля оказываются недалеко друг от друга, их пузыри сливаются друг с другом, позволяя прямую атаку. Материя, попадающая в сорд без генератора защитного пузыря схлопывается в единственную возможную форму существования в двумерной вселенной — «пространственно-временную частицу». Сорд, расположенные вблизи звезд, получают постоянную долю звездного ветра, который схлопывается в частицы внутри сорд, истекающие из него в двумерном пространстве на манер потока. Эти потоки придают пространству некое подобие свойств жидкости, которая течёт от сорд получающих материю из обычного космоса к сорд, находящихся вдали от звезд. Кораблям тяжелее двигаться против этого «течения», но кус по «течению» помогает набрать скорость. Сорд, расположенные в центре Галактики, получают ещё больше материи от большого количества близлежащих звезд, поэтому навигация в центре Галактики практически невозможна, поскольку потоки там чрезвычайно сильны. Пузыри трехмерного пространства, генерируемые кораблями, имеют «спин». Когда ось их вращения расположена перпендикулярно Плоскости двумерной вселенной, корабль стоит на месте, но как только ось смещается, то пузырь начинает перемещаться в сторону вращения, как бы катясь по плоскости. Обычные двигатели в плоском пространстве годятся только для маневрирования внутри пузыря.



Сорд могут существовать в нашей вселенной в двух состояниях — открытом, и закрытом (юанон). Сорд в открытом состоянии поддерживает стабильный проход в плоское пространство, выглядящее как источающая фотоны сферическая сингулярность примерно тысячу километров в диаметре. Без подпитки энергией, сорд может находится в таком состоянии примерно двенадцать лет, после чего переходит в свое низкоэнергетическое состояние — небольшую частицу массой меньше протона, которая тем не менее постоянно излучает пятьсот мегаватт энергии. Когда люди впервые нашли эти частицы, изначально они считались чрезвычайно редкими и ценными элементарными частицами гипотетических "белых дыр" и использовались в качестве источника энергии для кораблей, отправлявшихся в глубокий космос для исследований и колонизации. Только столетия спустя люди обнаружили их истинную сущность и смогли открывать их обратно в состояние сорд.

Двухмерность плоского пространства позволяет устраивать полноценные блокады солнечных систем, отрезать их от основных сил противника и задействовать другие необычные для «классического» космоса тактики, до этого выглядевшими несуразными даже в мягчайшей НФ. Все войны и сражения в этих условиях проходят, таким образом, внутри самого плоского пространства, поскольку как только флот противника выйдет в обычное трехмерное пространство, то битву можно считать проигранной — специфика смены метрик пространства таковы, что корабль проходящий через сорд, оказывается в случайной точке неподалеку от него на другой стороне.
Это так же одна из немногих вселенных, где битва в основном ведется посредством автономных дронов-мин (так же оснащенных пузырями), запускаемых с кораблей на манер ракет, но это отдельная история.

N.B. Если я пропустил какой-то известный или интересный способ быстрого перелёта, скажите в комментариях?

Источник: geektimes.ru/post/240616/